輕型井點降水在河道護岸基坑開挖中的應(yīng)用及優(yōu)化

王紅軍

(安徽省水利水電勘測設(shè)計研究總院工程勘測研究院，安徽 蚌埠 233000)

隨著地方經(jīng)濟快速發(fā)展，水利投入不斷增加，采用直立式擋墻或預(yù)制樁+擋墻結(jié)構(gòu)等護岸形式既滿足功能要求，又可以節(jié)約土地用于綠化、景觀工程。在河道擋墻基礎(chǔ)施工開挖過程中，基坑臨近河道，地下水補給來源豐富，水位較高，施工中因滲流引起的塌方時有發(fā)生，尤其粉(砂)性土等中等透水性土體基坑開挖，常發(fā)生管涌、流土、岸坡失穩(wěn)等現(xiàn)象。在基坑開挖施工過程中，根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件采取合適的基坑加固及降排水措施十分必要。

1 基坑加固、降排水措施選擇

1.1 基坑土體特性

上海市崇明區(qū)某河道整治工程，位于上海市崇明島，場地為河口砂嘴砂島地貌類型，沿線距地面15.0m以上為淺地基土主要為粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土，局部夾淤泥質(zhì)土，強度一般，滲透系數(shù)平均值為5.0×10cm/s，具有中等透水性，局部具弱透水性；距地面15m以下為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、粘土層，平均層厚為20m，軟塑狀，滲透系數(shù)平均值為4.0×10cm/s，具微～弱透水性。該場地地下水以潛水為主，地下水位埋深0.5m～1.5m，高程與河道內(nèi)水位高程基本持平。

沿線護岸基礎(chǔ)埋深普遍3.0m～3.5m，基坑最大開挖深度3.5m左右，坑壁及坑底主要為弱～中等透水性粉(砂)性土，基坑開挖施工需采取必要的加固和降排水措施。

1.2 基坑土體加固、降排水措施選擇

根據(jù)該項目基坑開挖深度、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，基坑土體加固可采用雙軸水泥土攪拌樁法、三軸水泥土攪拌樁法、高壓旋噴樁法、降水法等加固措施。本項目采用降水法加固措施,其具有施工效率高，造價低，可兼做疏干排水井等優(yōu)點。

該河道沿線地下與河水聯(lián)通，相互補給，地下水位較高，沿線土體一般以軟弱土、粉(砂)性土為主，具有強度偏低、穩(wěn)定性差、中等透水性等特性，護岸基坑開挖深度普遍較淺，降水以疏干為主。本項目選用輕型井點降水法進行疏干排水，其具有造價低，排水效果好，可防止流砂，施工方便、快捷，占地面積小，對場地適用性強等優(yōu)點。

2 輕型井點降水方案設(shè)計

該河道整治工程，護岸基礎(chǔ)普遍埋深3.0m～3.5m，按基坑開挖深度3.5m，寬度3.0m進行設(shè)計，基坑側(cè)壁坡比1:0.75，基坑呈長條形，按50m一段計算，擬采用輕型井點降水至坑底以下0.5m。

2.1 基坑涌水量估算

該基坑降水方式屬于半封閉型或敞開型疏干降水,根據(jù)《基坑工程手冊》中規(guī)定，場地基坑潛水含水層涌水量可按大井法進行估算，其公式如式(1)。

(1)

經(jīng)計算該處50.0m范圍內(nèi)，基坑涌水量估算值為161.0m/d。

2.2 輕型井點設(shè)計

(1)輕型井點設(shè)備選擇。輕型井點設(shè)備主要由井點管(含過濾管)、集水總管、抽水泵、真空泵等組成。井點管初擬采用50mm無縫鋼管，長度5.0m；過濾管尺寸與井點管相同，長度1.5m，透水孔Ф10mm；積水總管擬采用100mm的鋼管制作，長度50m，每隔1.0m～2.0m留出接頭與井點管采用軟管連接；抽水設(shè)備主要由真空泵、離心泵和集水管組成，降水井點布置如圖1所示。

圖1 輕型井點降水井點管布置圖

(2)井點設(shè)計。根據(jù)基坑涌水量除以單根井點管最大允許出水量，得出井點管數(shù)量，按照初始地下水埋深、濾水管長度、井點管間距，確定井點管長度。最終確定井點管采用雙排，井點管長度5.0m，間距1.2m。

(3)施工順序及注意事項。根據(jù)地基土特性及周邊環(huán)境確定采用水沖法施工，單根輕型井點降水井點管埋設(shè)順序為定位、沖孔、沉管、回填及連接。當連接完成后進入下一個井點管埋設(shè)循環(huán)，待所有井點管完成后，則安裝抽水設(shè)備進行試抽。

井點管施工期間應(yīng)注意：成孔采用水沖法，沖孔壓力0.40～0.5MPa，孔徑108mm左右，沖孔深度比設(shè)計濾管低0.5m，之后盡快降低水壓，拔出沖孔管；沉入井點管后即在井點管外壁與孔之間回填中粗砂濾料；井點管與集水總管采用軟管連接；井點管埋設(shè)之前用布頭或麻絲塞住管口，防止埋設(shè)時雜物進入管內(nèi)；抽水壓力一般在0.05MPa左右 ，過大易造成土體流失，過小抽水效果差。

3 降水效果及優(yōu)化

通過降低井點水位，使地下水與井點水位形成水頭差，四周地下水從土中孔隙滲入井點內(nèi)，從而形成降水漏斗，達到疏干土體的目的，同時提高了土體的強度。土層滲透性、降水深度、地下水位等參數(shù)對降水漏斗的形狀影響較大。

根據(jù)輕型井點降水原理，把半封閉型降水優(yōu)化為敞開型降水，即只在近河側(cè)布置單排井點管，通過增加井點水位降深，來提高工效，降低消耗，節(jié)省造價。在施工過程中進行了降水試驗，從降水第1天開始，每天挖深1.0m～2.0m，觀察坑底、坑壁土體含水情況，具體情況描述如表1所列。

表1 坑底、坑壁土體情況描述

通過對比基坑降水原設(shè)計方案及優(yōu)化后方案，對于砂(粉)質(zhì)性土基坑采用輕型井點降水效果好，淺基坑最快需4天,整個護岸施工期間坑內(nèi)無滲水現(xiàn)象，坑壁、坑底呈稍濕～干燥狀態(tài)，岸坡穩(wěn)定，達到了降水及加固土體的目的。

4 結(jié)束語

輕型井點降水在河道護岸基坑開挖過程中能有效降低地下水水位，為基礎(chǔ)施工提供干燥、穩(wěn)定的場地，提高了施工效率，節(jié)省了工期。降水效果受土層透水性、外河水位高程影響較大。在粉(砂)性土層中采取增大降水深度，把半封閉型降水方式優(yōu)化為敞開型降水方式可行，降水效果滿足干燥施工的要求。